Съдържанието на статията:
- Раждането на водородната технология
- Ползите от водородната енергия
- Методи за производство на водород
- Водородни превозни средства
- Потенциал на водородна енергия
За пълното развитие и активен живот на съвременното общество е необходима енергия, която сега се доставя от петрол. Въпреки това, използван в абсолютно всички индустрии, той не е безкраен ресурс и бързо наближава изчезването.
Учените възлагат големи надежди на водорода - най -лекия и най -разпространен елемент на планетата. Ще успее ли да предотврати екологична и икономическа катастрофа на Земята?
Раждането на водородната технология
Интензивното изследване на водорода като потенциално гориво започва в САЩ през 70 -те години, когато за първи път се говори за предстоящото изчерпване на изкопаемите горива.
Първият водороден двигател е тестван от японския автомобилен производител Honda, който се отнася много сериозно към новата разработка.
В продължение на няколко години най -добрите специалисти на компанията вложиха всичките си усилия в работата по автомобил с водороден двигател, като преустановиха други дейности, включително участие в престижната Формула 1.
От края на 80-те години японската корпорация произвежда масово водородни автомобили, които демонстрират както екологичност, сравнима с електрическите агрегати, така и прилични характеристики. А по технически характеристики те дори надминават преките си конкуренти.
Единственият недостатък на водородните агрегати днес в сравнение с електрическите е невъзможността за презареждане - досега има само няколко десетки специални станции за пълнене на водород по целия свят.
Ползите от водородната енергия
Когато водородът се изгаря, за да се получи гориво, от него се отделя само вода, което прави тази енергия най -изгодна по отношение на решаването на екологичните проблеми на планетата. Ето защо правителствата на много развити страни, както и големи частни компании, инвестират огромни суми пари в развитието на тази индустрия.
Сред ползите от водорода са фактори като:
- големите резерви са най -често срещаният елемент, чиито запаси са неизчерпаеми;
- чистотата наистина е най -чистото вещество от всички, разглеждани като гориво, не отделя никакви вредни газове в атмосферата;
- запалимост - този параметър ще помогне за бързо стартиране на двигателя при всяко време и температура;
- мощност - водородни двигатели позволяват дори на малки автомобили да достигнат солидна скорост.
При такъв брой предимства само едно може да се нарече минус - с безкрайността на даден елемент, извличането му изглежда много трудоемка процедура както по отношение на получаването и съхранението, така и при последващото транспортиране.
Методи за производство на водород
Водородът не е чист "вкаменелост", който може просто да бъде открит и разработен с помощта на конвенционална технология, поради което изисква специална технология за обработка.
Най -често срещаният метод за производство на водородно гориво се нарича парен риформинг, който е енергийно ефективен.
Чрез ендотермична реакция природен или течен газ, суров нефт и други леки въглеводороди се превръщат в чист водород. Полученото гориво не съдържа вредни вещества и следователно няма да навреди на околната среда по време на работа.
Ако това вещество е толкова идеално, защо все още не се използва широко в различни индустрии?
Проблемът е, че по време на реформирането във въздуха се отделя огромно количество въглероден диоксид, което поставя водорода наравно с други източници на енергия по отношение на опасността.
По същия начин някои двигатели са проектирани по такъв начин, че могат сами да превръщат водорода в гориво. Но дори и по време на тази процедура те произвеждат твърде много въглероден диоксид, за да бъдат разпространени.
Вторият наличен метод е електролизата, която се състои в действието на ток върху водата и разлагането му на водород и кислород. Той е значително по -екологичен, позволява допълнително получаване на кислород, но в същото време е несъизмеримо по -скъп.
И накрая, третият метод, най -обещаващ, е преработката на амоняк, който поради определен химичен ефект се разлага на азот и водород.
Този метод е по -евтин от електролизата и по -безопасен от реформирането. Освен това самият амоняк е по -подходящ за транспортирането му до преработвателния завод.
Водородни превозни средства
Активното използване на водород в автомобилите е свързано преди всичко с проблема за безопасно и в същото време компактно съхранение на веществото на борда.
Ако големи обеми от него, които се намират в ракетно-космическата или авиационната техника, се съхраняват в криогенна форма, тогава такова решение не е приложимо за транспорт. При ниска консумация в градския цикъл компресираната форма или металопластичните бутилки за природен газ (метан) ще станат по-ефективни.
Втората задача е да се произвежда водород директно на борда на превозното средство, за което се проектира и тества компактно бордово оборудване за реформиране.
Сега почти всеки голям производител на автомобили изследва възможностите на водородната енергия. В Русия подобна работа се извършва от АвтоВАЗ, но поради недостатъчно финансиране вътрешното развитие изостава от чуждестранните конкуренти с поне едно десетилетие.
Потенциал на водородна енергия
С всички неоспорими предимства, преходът към водородна енергия ще отнеме няколко десетилетия и множество изследвания.
Например, за използването на автомобилен транспорт на водородни двигатели в град с население от един милион, ще е необходимо да се произвеждат около 500 тона водород на ден. Ако използваме електролитен метод за получаване на гориво, тогава енергийните разходи ще възлизат на 15 милиарда kWh годишно или 30 000 милиарда kWh годишно в световен мащаб. Настоящото световно производство на електроенергия е на ниво от 15 000 милиарда kWh, което ясно демонстрира невъзможността да се произвежда достатъчно количество енергия с наличните мощности.
Разбира се, е необходим поне постепенен преход към разработване на водород за нуждите на автомобилната транспортна система. За неговото производство могат да бъдат ангажирани големи електроцентрали (атомни електроцентрали, топлоелектрически централи, водноелектрически централи), което ще бъде оправдано от икономическа гледна точка.
По този начин изчисленията показват, че само в Ленинградската атомна електроцентрала (LNPP) използването на излишен капацитет ще даде около 7,2 хиляди тона водород годишно, осигурявайки гориво за до 6 хиляди транспортни единици.
Цената на такова гориво, като се вземат предвид разходите за електроенергия, както и капиталовите инвестиции в развитието на съответната инфраструктура, ще бъдат приблизително 93 рубли / кг.
В същото време цената на водорода трябва да включва колосално намаляване на екологичните щети, което се оценява в мегаполис с милион население на 800-900 хиляди долара годишно.
Тоест, с подходящи икономически механизми, капиталовите разходи за развитието на водородна енергия ще се изплатят след няколко години благодарение на спестяването на бензин и намаляване на вредните емисии.
Заключение
Текущите изследвания показват реалния технически и икономически потенциал за използване на водородна енергия въз основа на излишния електрически капацитет на съществуващите централи, което значително ще подобри екологичната ситуация в големите градове.
Такива двигатели могат да издържат до 10 години без поддръжка, надвишават по ефективност класическите бензинови агрегати и могат да изминават до 500-600 км с един цилиндър.
В допълнение, водородните двигатели са напълно безшумни, което значително ще подобри здравето на населението на мегаполисите, страдащи от шума на пътя. Автомобилните производители дори поставят "изкуствен шум" на своите модели, така че колата да може да бъде забелязана и да се избегне сблъсък.
Разбира се, такава перспектива предизвиква известно недоволство сред петролните компании, които се страхуват от намаляване на собствените си приходи.
Дори ръководителят на Tesla Илон Мъск нарича този път на развитие задънена улица, вярвайки, че водородните клетки като места за съхранение на енергия са фундаментално по -ниски от батериите поради големите загуби в процеса на превръщане на химическата енергия в електрическа.
Други критици казват, че такива двигатели са опасни за живота и здравето, тъй като липсата на миризма и цвят ще попречи на шофьора да забележи теч на гориво.
Въпреки че Toyota и Honda, които доставят водородни автомобили на пазара от няколко години, единодушно подчертаха, че веществото се съдържа в запечатани и устойчиви на удари контейнери от въглеродни влакна, заплахата от експлозия от удар при инцидент остава твърде голяма .
Мащабните програми за изследване и развитие на водородната енергия, провеждани в различни страни, показват интерес към преминаване към нов вид гориво, което не само ще спести природните ресурси, но и ще възстанови разрушената екосистема.
